[發明專利]仿珍珠層結構基體的顆粒增強金屬基復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201811030192.5
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109396188B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 怯喜周;黃爍銘;趙玉濤;陳剛;許曉靜
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.仿珍珠層結構基體的顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，將表面均勻吸附納米相的微米陶瓷增強體顆粒均勻涂覆于金屬薄片的表面，烘干后將被涂覆的金屬薄片堆疊鉚接獲得復合板并進行相應的處理，最后通過低溫的累積疊軋技術實現復合板的致密化和增強體在基體中的均勻分布，獲得疊層厚度和界面結構可控的基體為仿珍珠層結構的顆粒增強金屬基復合材料；其中疊層厚度為0.2nm~500μm可調，界面選擇性實現冶金結合、冶金-機械過渡結合和機械結合三種方式，以獲得高強高韌的基體為仿珍珠層結構的顆粒增強金屬基復合材料；

所述的表面均勻吸附的步驟為：1. 首先將微米陶瓷增強體顆粒放入濃度為1~5wt.%的聚乙烯醇（PVA）水溶液中，在微米陶瓷增強體顆粒表面均勻包覆一層PVA并抽濾獲得表面包覆PVA的微米陶瓷增強體顆粒；2. 將表面包覆有PVA的微米陶瓷增強體顆粒放入含去離子水的容器中，并采用化學滴定的方法向容器中滴入包含納米相的溶液，依靠PVA的羥基（-OH）與納米相的羧基（-COOH）之間的化學結合，以及PVA的粘性與微米陶瓷增強體顆粒之間粘結，實現納米相均勻吸附分散于微米陶瓷增強體顆粒表面。

2.如權利要求1所述的仿珍珠層結構基體的顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的納米相為石墨烯（Gr）、氧化石墨烯（GrO）、碳納米管（CNT）、納米碳纖維中的一種或多種；其中，納米相含量為復合材料總質量的0.01~5wt.%；所述的微米陶瓷增強體顆粒為B₄C、SiC、Al₂O₃、TiB₂、ZrB₂、金剛石中的一種或多種；依復合材料結構性能和功能特性的需求，微米陶瓷增強體顆粒含量為復合材料的2~50vol.%。

3.如權利要求1所述的仿珍珠層結構基體的顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的均勻涂覆采用料漿涂覆的方式，將表面均勻吸附納米相的微米陶瓷增強體顆粒均勻涂覆于金屬薄片的表面；所述的金屬薄片，根據復合材料性能和特性的需求可選擇Al、Mg、Cu、Ti、Ni、Fe、Au、Ag中的一種或多種。

4.如權利要求1所述的仿珍珠層結構基體的顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述烘干是指在50~150℃的溫度條件下，烘干0.5~2h。

5.如權利要求1所述的仿珍珠層結構基體的顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的處理是通過氧化還原的方式去除納米相表面的羧基官能團提高納米相的力學和功能特性，并去除材料中的PVA有機物；還原氣氛：5%H₂-95%Ar混合氣，為體積百分含量；還原溫度：500~600℃，氣體流量：2-10ml/min，還原時間：1-3h。

6.如權利要求1所述的仿珍珠層結構基體的顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的疊層厚度，是通過前述的累積疊軋技術中疊軋道次來控制的，軋制道次依層厚的不同要求為2~30道次。

7.如權利要求1所述的仿珍珠層結構基體的顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的界面結構，是通過前述的累積疊軋技術中軋制溫度來控制的，溫度為-100~ 300℃，以達到控制界面結構狀態的，獲得不同界面強度、不同基體晶粒尺度的目的。